Записка Порт
.pdf
λа2 =tg2 (45 −ϕ2 ) 1,05 =tg2 (45 − 222 ) 1,05 = 0, 478
Определение ординат эпюры давления на оболочку:
Боковое давление от обратной засыпки
ea = (∑γi hi ) λa − tgcϕ (1−λa )
eа1 = 0(т/ м2 )
eа2 =1,6 0,75 0, 41 = 0, 49(т/ м2 )
eа3 = (1,6 0,75 +1 10, 25) 0, 41 = 4,694(т/ м2 )
e'а3 = (1,6 0,75 +1,0 10, 25) 0, 478 − 0, 4043 (1−0, 478) =1, 22(т/ м2 )
eа4 = (1,6 0,75 +1 10, 25 +1,55 1,0) 0, 478 − 0, 4043 (1−0, 478) =1,96(т/ м2 )
2) Построение эпюр горизонтальной составляющей бокового давленияот технологической нагрузки:
- на оболочку со стороны грунта обратной засыпки
e |
= q |
λ (т/ м2 ) |
тi |
i |
i |
e |
= 4 0,41 =1,64(т/ м2 ) |
|
т1 |
|
|
e |
=8 0,41 =3,28(т/ м2 ) |
|
т2 |
|
|
- на внутреннюю стенку оболочки
eтi = qi λi (т/ м2 )
eт3 = 4 0, 41 =1,64(т/ м2 ) eт4 = 4 0, 478 =1,91(т/ м2 )
3) Построение эпюр горизонтальной составляющей пассивного давления:
|
|
P |
= P λ |
|
C |
(λ |
|
|
−1) |
|
|
|
||
|
|
+ 2 |
|
|
|
|
|
|||||||
р |
= |
2 |
45 |
|
, где |
|
|
|
||||||
|
|
рh |
|
|
y рhϕ |
tgϕ |
|
рhc |
|
|
|
|
||
k- коэффициент, учитывающий упрощенные расчеты (k=1,05). |
||||||||||||||
Песок во взвешенном состоянии: ϕ = 26°, γ2взв =1,0 т |
м |
3 ,с = 0 |
, h1р=0,5м. |
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
λр1 =tg2 (45 +ϕ2 ) k =tg2 (45 + 262 ) 1,05 = 2,689
Слабая глина:
ϕ = 22°, |
γ3гл =1,55 |
т |
м |
3 , с =30кПа , h3=1м. |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||
λр2 |
=tg2 (45 + |
ϕ) 1,05 |
=tg2 (45 + |
22) 1,05 |
= 2,308 |
||||
|
|
|
2 |
|
|
|
|
2 |
|
Определение ординат эпюры давления на оболочку:
eр1 = 0(т/ м2 )
eр2 =1,0 0,5 2,68 =1,34(т/ м2 )
e'p2 = (1,0 0,5) 2,308 + 0,4043 (2,308 −1) =9,99(т/ м2 )
eр3 = (1,0 0,5 +1,55 1,0) 2,308 + 0,4043 (2,308 −1) =13,4(т/ м2 )
4)Построение эпюр горизонтальной составляющей давления Янсена(внутри оболочки):
ея=0,8*екул.
e |
|
= 0(т |
/ м2 ) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
а1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
e |
2 |
|
=1,6 |
0,75 0,41 0,8 = 0,39(т/ м2 ) |
|
|
|
|
|
|
|
||||
а |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
e |
3 |
= (1,6 0,75 +1 10,25) 0,41 0,8 =3,75(т |
/ м2 ) |
|
|
||||||||||
а |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
e' |
а |
|
= ((1,6 0,75 +1,0 10,25) 0,478 − |
|
|
3 |
|
(1−0,478)) 0,8 = 0,98(т/ м2 ) |
|||||||
3 |
0,404 |
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
e |
|
|
= ((1,6 0,75 +1 10,25 +1,55 1,0) 0,478 − |
3 |
(1−0,478)) 0.8 =1,57(т/ м2 ) |
||||||||||
4 |
|
|
|
||||||||||||
а |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0,404 |
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
Определение веса сооружения. |
|||||||||
Вес оболочки: |
|
1 |
= 1 ст.взв. = (102 − 9,962) 12 6,0 = 45,15т |
||||||||||||
|
|
|
|
|
|||||||||||
Вес грунта внутри оболочки: |
|
|
|
|
4 |
|
|
||||||||
Вес сухого грунта: |
2 = гр.сух. гр.сух. |
= |
(9,962) 0,75 1,6 = 93,5т |
||||||||||||
Вес взвешенного песка: |
|
|
|
|
|
4 |
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
3 |
= гр.взв. гр.взв. = |
(9,962) |
10,55 1,0 = 822,0т |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
4 |
|
|||||||
Вес глины слабой:
4 |
= гл. гл. = (9,962) 1,0 1,55 = 120,76т |
Вес бетонной надстройки: |
4 |
|
5 = бет. бет. = 102 1,75 2,4 = 420,0т |
4. Статический расчет причального сооружения
3.1 Расчет оболочки на плоский сдвиг
Условие устойчивости на плоский сдвиг записывается в виде: γlcγn F ≤γc R , где
γlc =1 - коэффициент сочетания нагрузок;
γn =1, 25 - коэффициент надежности по нагрузкам;
γc =1 - коэффициент условий работы;
F |
- сумма сдвигающих сил; |
||
|
= + А |
||
R - сумма удерживающих сил. |
|||
|
|
|
, где |
|
G-суммарный вес сооружения, |
||
|
А-площадь контакта сооружения с грунтом основания (78,54м2). |
||
|
φ и с – угол внутреннего трения и удельное сцепление грунта. |
||
|
Рассматриваем возможность плоского сдвига по плоскости: A −B сооружение – грунт |
||
основания. |
|
+ 4 + 5 − ш = 45,15 + 93,5 + 822,0 + 120,76 + 420,0 − 0,398 = |
|
|
= 1 + 2 + 3 |
||
|
Суммарный вес сооружения (без учета технологической нагрузки (в запас)) |
||
|
Суммарное |
= 1501,41 т |
|
|
|
= 1501,41 22 + 3 78,54 = 842,23 т |
|
|
Обобщенное удерживающее усилие: |
||
|
= Е1 + Е2 + Е3 |
+ Е4 + Еш. − Еп1 − Еп = |
|
|
|
сдвигающее усилие: |
|
= 14,13 + 112,42 + 426,24 + 54,1 + 0,548 − 3,35 − 116,95 = 487,14т 1,25 487,14т ≤ 842,23т
608,93т ≤ 842,23т
(условие выполняется, сооружение устойчиво)
3.2 Расчет оболочки на опрокидывание. |
|||||
Расчет на опрокидывание объясняется тем, что причальное сооружение возводится на |
|||||
несжимаемом грунте (известняке). Расчет производим относительно крайней точки |
|||||
основания сооружения. Оболочка считается устойчивой, если сумма удерживающих |
|||||
моментов больше суммы опрокидывающих моментов. |
|||||
При расчете удерживающих моментов предполагается, что конус грунта внутри |
|||||
оболочки высотой D0/2 остается неподвижным, таким образом не следует учитывать его в |
|||||
удерживающий момент. |
|
|
|
||
|
|
|
|
|
D0 |
|
|
|
|
|
D0/2 |
|
|
|
|
′ |
Dн |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
уд. = Муд. − к гр. |
|
Сумма удерживающих моментов: |
= 2н |
||||
Муд. = 5 + п1 |
1,17 + Еп2 0,48 = 1501,41 5 + 3,35 1,17 + 116,95 0,48 = |
||||
|
= 7567,11тм |
|
|||
|
|
|
′ |
|
|
|
|
уд. |
|
|
|
Сумма |
опрокидывающих моментов: |
||||
|
= 7567,11 − 129,33 5 1,1 = 6855,8 тм |
||||
Мопр. = Еш 14,75 + 1 11,61 + Е2 9,15 + Е3 3,99 + Е4 0,49 |
|||||
|
= 0,548 14,75 + 14,13 11,61 + 112,42 9,15 + 426,24 3,99 + 54,1 0,49 |
||||
|
= 2928тм |
|
|
|
|
Условие устойчивости на плоский сдвиг записывается в виде:
1,25 2928γlcγn Мопртм. ≤≤γc6855,Муд. 8тм
3660тм ≤ 6855,8тм
(условие устойчивости сооружения на опрокидывание выполняется)
3.3 Расчет оболочки на прочность.
При скальных основаниях необходимо производить расчет на прочность материала в подошве оболочки.
Условие прочности стальной оболочки:
γlcγnσmax ≤γc R c , где
σmax – максимальное напряжение в подошве оболочки
Rc – расчетное сопротивление стали на сжатие (33 кН/см2)
Для определения σmax нужно построить эпюру контактных напряжений в основании
сооружения. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
= |
|
|
|||||
P– суммарный вес сооружения (с |
|
||||||||||||||||||
Контактные напряжения определяются по формуле: |
|
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Σ , где |
|
|||
Σ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
учетом технологической нагрузки). |
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
А – площадь основания сооружения. |
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
-сумма моментов от-то центральных осей инерции (от-но т.О). |
|
|||||||||||||||||
W- момент сопротивления сечения. |
|
|
3,99 + Е4 0,49 − п1 1,17 − Еп2 0,48 |
||||||||||||||||
Σ = Еш 14,75 + 1 |
11,61 + Е2 |
9,15 + Е3 |
|
||||||||||||||||
|
|
− ш 5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
= 0,548 14,75 + 14,13 11,61 + 112,42 9,15 + 426,24 3,99 + 54,1 0,49 |
|||||||||||||||||
|
|
− 3,35 1,17 − 116,95 0,48 − 0,398 5 = 2865,94 тм |
|
||||||||||||||||
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
3 |
= |
103 |
3 |
|
||||||
P=G+q*100м =1501,41+ = |
|
|
4 |
|
4 |
|
|
= 785,4 м |
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
4*100=1901,41т |
|
|
|
|
2 |
|||||||
|
= |
1901,41т |
|
Σ2865,94тм |
|
|
|||||||||||||
|
78,54м2 − |
|
|
|
785,4м3 |
|
|
= 24,1 + 3,65 = 27,75 т/м |
|||||||||||
|
27,75= |
1901,41т |
Σ2865,94тм |
|
= 24,1 −3,65 = 20,45 т/м |
2 |
|||||||||||||
|
/ м |
|
|
3300т−/ м |
|
785,4м |
|
|
|
||||||||||
|
|
|
78,54м |
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
1, 25 |
|
2 |
|
|
|
|
2 |
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|
|||
т |
|
|
≤ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
34,7т/ м2 ≤3300т/ м2 (условие выполняется)
Для определения прочности стенки оболочки, необходимо найти «опасное» сечение, на которое действует наибольшее давление. Сложим эпюры давления Янсена и давления грунта внутри оболочки от технологической нагрузки. Таким образом, получаем «опасное» сечение на отметке -11,25, с давлением 9,92 т/м2.
Жесткость системы оболочка-грунт заполнителя оценивают обобщенной характеристикой жесткости G, м-4:
G = khc,l , где Ec I
k – коэффициент сопротивляемости грунта внутренней засыпки в горизонтальном направлении принимаемый равным 0.5 ∙ kpr ∙ z, где
kpr – коэффициент пропорциональности для твердых глин и суглинков, твердых супесей, песков = 10 МН/м4;
z – приведенная глубина расчетного сечения, м, равная qz/γd; qz=9,92/1,6=6,2
k = 0.5 ∙ 10 ∙ 6,2 =31,0 МН/м3.
hc,l – высота расчетного кольца, равная 1 м.
I – момент инерции поперечного сечения, полосы шириной 1 ми высотой 0.02 м.
I = b12h3 = 0.0212 13 = 0.00167
Ec – модуль деформации стали, равный 2*105 МПа.
G = |
31,0 1 |
= 0.093м−4 |
|
|
|
|
||
2 105 0.00167 |
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Действующий момент M = M1 σгр , |
|
|
|
|
||||
Действующие усилие N = |
σгр D |
−T |
σ |
|
, где |
|||
|
в |
|||||||
|
|
2 |
|
1 |
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
||
σв и σг – ординаты эпюр соответственно бокового давления внутренней засыпки и давления волн;
D – диаметр оболочки, D = 10 м.
σгр =9,92т/ м2
M1 и T1 единичные усилия, определяемые по монограмме.
Mа−а = 0,33 9,92 =3,27(т м)
Мб−б = 0,5 9,92 = 4,96(т м)
Продольные силы
Nа−а = 9,922 10 = 49,6m
По сечениям а-а и b-b строятся эпюры действующих моментов и усилий. Расчетная схема для определения прочности оболочки:
1 |
|
q=9,92т/м2 |
1-1 |
|
|
1 |
1м |
|
|
Mmax=4,96тм |
|
0,02м
|
|
|
|
|
|
|
|
Мраст |
|
|
|
|
1 |
|
||
|
|
Условие прочности стенки оболочки на растяжение: |
||||||||||||||
|
|
треб ≥ раст |
|
|
= |
|
|
|
≤ |
|
|
1,25 = 178,41 см3 |
||||
|
|
= |
49,6кНм 100 |
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
33 кН |
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
сопротивления сечения: |
|||||
|
|
|
Имеющийся моментсм |
|
|
|
3 |
|||||||||
|
|
|
|
|
3 |
|
|
100 23 |
|
|
|
|||||
При высоте сечения 2 см и ширине |
|
|
см. |
|
|
|
|
|
||||||||
Вывод: требуемый |
= |
6 |
|
= |
|
6 |
|
= 133,33 см |
||||||||
|
|
|
момент сопротивления сечения больше имеющегося, необходимо |
|||||||||||||
|
|
|
|
3 |
|
|
100 2,53 |
|
|
3 |
||||||
увеличить толщину оболочки, примем 2,5 см. |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
W>W |
( |
|
= |
|
6 |
= |
|
|
6 |
|
|
= 260,41 см |
||||
|
треб. |
выполняется) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|